[实用新型]改善型磁隔离IGBT驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种驱动电路，尤其是一种改善型磁隔离IGBT驱动电路，属于IGBT驱动技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，出现了很多新的性能优秀的拓扑，如DC-AC家族里面的多电平逆变电路，拓扑的快速发展推动了其隔离驱动的需求。正因如此，各种隔离驱动方案应运而生，其中磁隔离驱动方案具有电路简单、不易损坏、低成本等优势，故磁隔离在当今的浮地驱动拓扑中有很高的使用率，但目前基于磁隔离驱动无法提供负压关断、抗干扰能力较弱、不适宜大占空比驱动等缺陷也限制了其更广阔的应用空间。

绝缘栅双极晶体管IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既具有功率MOSFET输入阻抗高、工作速度快、易驱动的优点，又具有双极达林顿功率管GTO饱和电压低、电流容量大、耐压高的优点，能正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率设备（如变频器、UPS电源、光伏逆变器、高频焊机等）应用中占据了主导地位。

隔离驱动电路的目标是应用有限的器件，提供尽量可能可靠、性能尽量好的隔离驱动方案。

目前，传统的磁隔离驱动电路有图1和图2两种方式。其中，图1电路属于传统的磁隔离驱动方案，在实际应用过程中，由于隔直电容需要提供给变压器一个反向的电压以供变压器磁恢复，而其压降是与驱动脉宽成正比，故此电路只适用于驱动脉宽较小的领域，如开关电源领域。针对此情况，提出图2改进型的磁隔离驱动电路，其电路因加入了自举二极管、自举电容而较好的补偿了原边损失的脉冲幅值，而得到广泛应用；但图2所示电路因为没有二次侧电源，故其无法提供负压关断而导致其抗干扰性能较弱，而导致IGBT无法快速关断甚至误导通，上述缺点都使其无法应用在较大功率等级的设备中。

图1和图2针对需要磁隔离驱动的拓扑（如多电平逆变器、BUCK降压器、H4逆变桥等），无法满足大功率、干扰较严重的工况下的磁隔离驱动需求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种改善型磁隔离IGBT驱动电路，其电路结构简单，易于实现，抗干扰性能好，能够应用到功率等级更高，工作环境更加恶劣的电力电子设备中。

按照本实用新型提供的技术方案，所述改善型磁隔离IGBT驱动电路，其特征是：包括隔离驱动变压器、原边驱动电路、副边驱动电路和副边驱动轨电路；

所述原边驱动电路包括驱动发生模块、驱动放大模块、原边隔直电容C1和原边阻尼电阻R1；所述隔离驱动变压器包括原边绕组N1、第一副边绕组N2和第二副边绕组N3；所述副边驱动电路包括副边自举电容C6、副边自举二极管D2、副边推挽驱动电阻R3和推挽电路；所述副边驱动轨电路包括副边整流二极管D1、副边稳压二极管ZD1、稳压电阻R2、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4和滤波电容C5；

所述原边隔直电容C1和原边阻尼电阻R1串联，并与隔离驱动变压器原边绕组N1串联；

所述第一副边绕组N2的一端连接副边整流二极管D1的正极，副边整流二极管D1的负极分别连接副边稳压二极管ZD1的阴极、滤波电容C2的一端、滤波电容C4的一端和推挽电路；所述第一副边绕组N2的另一端分别连接稳压电阻R2的一端、滤波电容C3的一端、滤波电容C5的一端和推挽电路；所述副边稳压二极管ZD1的阳极分别连接稳压电阻R2的另一端、滤波电容C2的另一端、滤波电容C3的另一端、滤波电容C4的另一端、滤波电容C5的另一端、以及IGBT器件的发射极；

所述第二副边绕组N3的一端连接副边自举电容C6的一端，副边自举电容C6的另一端分别连接副边自举二极管D2的负极和副边推挽驱动电阻R3的一端，副边推挽电阻R3的另一端连接推挽电路；所述第二副边绕组N3的另一端分别连接副边自举二极管D2的正极和推挽电路；

所述推挽电路包括功率管Q1和功率管Q2，功率管Q1与功率管Q2直接串联，串联的中点与IGBT器件的G极相连。

进一步的，所述功率管Q1的D极与副边驱动轨电路中的稳压管ZD1的阴极相连，功率管Q2的S极与副边驱动地以及滤波电容C3、滤波电容C5和稳压电阻R2相连。

本实用新型的优点：通过增加副边绕组，对其电压进行整流滤波后进行稳压，并构造出IGBT的驱动地以及驱动IGBT所需要的正负电源轨，通过在驱动副边增加推挽去进行IGBT的驱动，这样可以提供负电压驱动电平给IGBT，使IGBT的噪声容限更加高，抗干扰能力更加好，也可以使IGBT本身固有的拖尾等开关特性得到优化，缩小了IGBT串联应用的死区时间，变相扩大了该磁隔离驱动方案的应用场合。